JPH0645678A - 半導体光増幅器の光出力パワー一定化方法及び装置 - Google Patents

半導体光増幅器の光出力パワー一定化方法及び装置

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JPH0645678A
JPH0645678A JP4164756A JP16475692A JPH0645678A JP H0645678 A JPH0645678 A JP H0645678A JP 4164756 A JP4164756 A JP 4164756A JP 16475692 A JP16475692 A JP 16475692A JP H0645678 A JPH0645678 A JP H0645678A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体光増幅器の端子電圧の変化と電流値と
の積と光出力パワーの関係の電流値依存性を無くし、安
定に光出力パワーを一定化する制御を行う。 【構成】 半導体光増幅器1の端子電圧のトーン周波数
成分と電流値との積と、電流値をDSP8で読み込ん
で、端子電圧の変化と電流値の積と光出力パワーの関係
の電流依存性を補償することにより、光出力パワーを検
出することができ、それに基づいて光出力パワーを一定
化する制御が安定にできる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信、光交換等に用
いられる半導体光増幅器の光出力パワー一定化方法に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】光通信のシステムにおいて、損失を補償
するために半導体光増幅装置は無くてはならないもので
あるが、実際のシステムに適用するにあたり、半導体光
増幅器の光出力パワーを一定に保つこと(Auto−P
ower−Control;以下APCと略す)が必要
である。
【0003】半導体光増幅器の光出力パワーを一定に保
つのには、該光出力パワーを検出して、それに応じて前
記半導体光増幅器の利得を前記半導体光増幅器の電流値
により制御することによって行う。その際、光出力パワ
ーを検出する方法として、1)半導体光増幅器出力の一
部を光検出する方法と、2)定電流駆動された半導体光
増幅器の光出力パワーが、前記半導体光増幅器の端子電
圧変化と電流値の積に比例することを利用して検出する
方法(マリオンら、エレクトロニクス・レターズ(El
ectronics Letters)、1989年、
25巻、235ページ)がある。構成図を図3に示す。
このうち2)の方法は、光分岐、光検出器が不要で光分
岐による光損失が無く、小規模に構成できるので有用な
方法である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来技術を適用するに
あたり、その前提として、定電流駆動された半導体光増
幅器の端子電圧変化と電流値の積と電流値の積と光出力
パワーは比例もしくは単調性があることの他に、その関
係に電流値依存性が無いことが必要である。
【0005】図2は、半導体光増幅器の端子電圧変化と
電流値の積と、光出力パワーの関係の測定結果例であ
る。半導体光増幅器の端子電圧変化と電流値の積と光出
力パワーとの関係には電流依存性がみられる。したがっ
て、端子電圧変化と電流値の積が光出力パワーに比例す
ると考えた図4に示す従来技術の構成ではAPC動作し
ない。
【0006】本発明の目的は、この様な要因を除去し
て、余分な光検出器や光分岐を用いずに安定にAPC動
作させるものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに次の手段を提供する。
【0008】(1)本発明による半導体光増幅器の光出
力パワー一定化方法は、定電流駆動された半導体光増幅
器の端子電圧の特定の周波数成分の大きさに比列した量
と前記半導体光増幅器を流れる電流値との積信号を、前
記半導体光増幅器を流れる電流に応じて予め測定された
前記積信号と光出力パワーとの関係に基づいて補償する
ことにより、光出力パワーに正しく対応した信号を作
り、それによって該光出力パワーを一定化する制御を行
うことを特徴としている。
【0009】(2)本発明による半導体光増幅器の光出
力パワー一定化装置は、光信号を増幅する半導体光増幅
器と、前記半導体光増幅器を駆動する定電流源と、前記
半導体光増幅器を流れる電流を検知する第一の検知手段
と、前記半導体光増幅器の端子電圧信号のうち特定の周
波数成分の大きさを検知する第二の検知手段と、前記第
一及び第二の検知手段の出力信号の積信号を作る手段
と、前記第一の検知手段の出力と前記積信号を入力と
し、予め測定された種々の前記電流での前記積信号と前
記半導体光増幅器光出力パワーとの関係に基づき、前記
半導体光増幅器光出力パワーに対応した信号を出力する
プロセッサと、前記プロセッサ出力が基準信号と等しく
なるように、前記定電流源の出力電流の大きさを制御す
る制御手段とからなることを特徴する。
【0010】(3)本発明による別の半導体光増幅器の
光出力パワー一定化方法は、光信号が伝搬する方向に、
それぞれ独立に注入電流を制御可能な複数の電流注入領
域をもつ半導体光増幅器の光出力パワー一定化制御方法
であって、前記半導体光増幅器の複数の電流注入領域の
うちの第一の電流注入領域に一定の電流を注入し、その
端子電圧の特定の周波数成分の大きさに比例した信号の
大きさを検知し、その信号が所定の大きさになるよう
に、前記半導体光増幅器の複数の電流注入領域のうちの
前記第一の電流注入領域以外の領域への注入電流を制御
することを特徴とする。
【0011】(4)本発明による別の半導体光増幅器の
光出力パワー一定化装置は、光信号が伝搬する方向に、
それぞれ独立に注入電流を制御可能な複数の電流注入領
域をもつ半導体光増幅器と、前記半導体光増幅器の複数
の電流注入領域のうちの第一の電流注入領域に一定の電
流を注入する手段と、前記一定電流を注入する電流注入
領域の端子電圧から特定の周波数成分の大きさに比例し
た信号を取り出す手段と、一定化すべき光出力パワー値
に対応した基準電圧の発生手段と、前記信号の大きさを
所定値になるように、前記半導体光増幅器の複数の電流
注入領域のうちの前記第一の電流注入領域以外の領域へ
の注入電流を制御する制御回路とからなることを特徴と
する。
【0012】
【作用】本発明の第1、第2の発明の原理について説明
する。
【0013】図2に示した様に半導体光増幅器の光出力
パワーと端子電圧変化と駆動電流の積信号との関係は、
各電流値に対して測定可能である。従って、予めこのよ
うな関係を測定しておき、それをメモリ内に蓄積し、そ
れに基づいて、積信号を補正すれば、駆動電流の大きさ
によらず光出力パワーに対応した信号を作ることができ
る。本発明ではこの信号に基づいてAPCを行う。
【0014】本発明の第3、第4の発明の原理について
説明する。
【0015】図2に示した様に半導体光増幅器の光出力
パワーと端子電圧変化と駆動電流の積信号との関係は電
流依存性を持つが、注入電流を一定に保った場合に、光
出力パワーと端子電圧変化との間には1対1の対応関係
がある。半導体光増幅器では電極を分割することによ
り、それぞれ独立に電流注入可能な複数の電流注入領域
を設けることが可能である。従って、この複数の注入領
域のうち一つを定電流駆動してその端子電圧変化により
光出力パワーをモニタし、残りの電流注入領域の電流へ
帰還制御すれば前述の課題を解決できる。
【0016】
【実施例】次に図1を参照して本発明の第1、第2の発
明の実施例について説明する。
【0017】図1は一実施例を示すブロック図である。
ここでは光伝送信号にトーンと呼ぶ低周波の正弦波信号
を重畳しておき、その周波数成分の大きさを一定になる
ように制御を行う場合について説明する。半導体光増幅
器の光出力パワーは、半導体光増幅器1の端子電圧のト
ーン周波数成分と半導体光増幅器1に流れる電流値との
積を、半導体光増幅器1に流れる電流値を読み込んで補
償することにより得られる。電流値依存性の補償をディ
ジタル・シグナル・プロセッサ(以下、DSPと略す)
8を用いることにより行っている。予め、DSP8には
前記半導体光増幅器の端子電圧のトーン周波数成分と電
流値との積と光出力パワーの関係の電流値依存性が記憶
されており、それを参照して、電流値依存性を補償す
る。
【0018】以下、図1に示す実施例について詳細に説
明する。送信光源では、データ信号で変調すると同時に
低周波の(ここでは〜10KHz)トーンで数%の変調
をかける。光は光半導体増幅器1を通って出力される。
その光出力パワーに対応した信号は、半導体光増幅器1
の端子電圧のトーン周波数成分と半導体光増幅器1に流
れる電流値との積と、半導体光増幅器1に流れる電流値
をDSP8で読み込んで補償することにより得られる。
半導体光増幅器1に流れる電流値は抵抗13の両端の電
圧を差動増幅器7で検出することにより得られる。半導
体光増幅器1の端子電圧のトーン周波数成分と半導体光
増幅器1に流れる電流値の積は、コンデンサ2でまず端
子電圧の交流分のみ取り出し、低雑音増幅器3で増幅し
た後、それを差動増幅器7で検出した電流値と掛け算器
4で掛け合わせ、得られたものを中心周波数がトーン周
波数であるバンド・パス・フィルタ5に通し、整流器6
で直流に直すことにより得る。得られた電圧をDSP8
に入れるのであるが、DSP8には、差動増幅器7から
得られる、半導体光増幅器1に流れる電流値をも読み込
み、半導体光増幅器1の端子電圧のトーン周波数成分と
半導体光増幅器1に流れる電流値との積と、半導体光増
幅器1の光出力パワーとの関係の電流値依存性を補償す
る。得られた電圧を基準電圧9と、差動増幅器10で比
較して誤差信号を作り出し、比例積分器11に通し、電
流源12で光半導体増幅器1に流す電流、ひいては光半
導体増幅器1の利得を変化させて、光出力パワーを一定
にする。以上、実施例をもって本発明を詳細に説明した
が、本発明はこの実施例のみに限定されるものではな
い。例えば、実施例はバンド・パス・フィルタを用いる
場合を例にとり説明しているが、同期検波等他の構成の
場合にも本発明が適用できることは明らかである。ま
た、掛け算の部分をDSP等に行わせる場合にも本発明
が適用できることは明らかであろう。また、半導体光増
幅器の入力信号による端子電圧変化の電流値依存性を補
償する方法としては実施例で用いたDSPを用いた構成
にする必要はなく、他のプロセッサを用いる。補償関係
をアナログ電子回路で実現する等、他の方法でも、本発
明は支障なく実施することができる。また、本実施例で
は光伝送信号に低周波トーンを重畳し、その成分の大き
さを検知したが、光伝送信号そのものの平均値、光伝送
信号から抽出するクロック成分の大きさを検知してもよ
い。
【0019】次に図3を参照して本発明の第3、第4の
発明の実施例について説明する。
【0020】図3は本発明による半導体光増幅器の出力
パワー一定化方法を用いた出力一定化装置のブロック図
である。ここでは光伝送信号にトーンと呼ぶ低周波の正
弦波信号を重畳しておき、その周波数成分の大きさを一
定になるように制御を行う場合について説明する。半導
体光増幅器1はここではp側電極を分割した構造で、光
信号の進行方向に二つの電流注入領域1a、1bを持っ
ており、出力側の領域1bを一定電流で駆動して光パワ
ーモニタ用に、領域1aを電流制御用に用いる。半導体
光増幅器の光出力パワーは、半導体光増幅器1の端子電
圧のトーン周波数成分と半導体光増幅器1に流れる電流
値との積に比例する。しかし、ここでは光パワーをモニ
タする領域1aは一定の電流で駆動しているため、端子
電圧変化のみを用いて制御が可能である。
【0021】以下、図3に示す実施例について詳細す
る。送信光源では、データ信号で変調すると同時に低周
波の(ここでは〜10KHz)トーンで数%の変調をか
ける。光は光半導体増幅器1を通って出力される。半導
体光増幅器1の電流注入領域1bはチョーク・コイル1
4を通して電流源12bにより駆動される。半導体光増
幅器1の領域1bの端子電圧のトーン周波数成分の大き
さに対応した信号は、コンデンサ2でまず端子電圧の交
流分のみ取り出し、低雑音増幅器3で増幅した後、中心
周波数がトーン周波数であるバンド・パス・フィルタ5
に通し、整流器6で直流に直すことにより得る。得られ
た電圧を基準電圧9と、差動増幅器10で比較して誤差
信号を作り出し、比例積分器11に通し、電流源12a
で光半導体増幅器1の領域1aに流す電流、ひいては光
半導体増幅器1の利得を変化させて、光出力パワーを一
定にする。
【0022】以上、実施例をもって本発明を詳細に説明
したが、本発明はこの実施例のみに限定されるものでは
ない。例えば、実施例はバンド・パス・フィルタを用い
る場合を例にとり説明しているが、同期検波等他の構成
の場合にも本発明が適用できることは明らかである。ま
た、本実施例では光伝送信号に低周波トーンを重畳し、
その成分の大きさを検知したが、光伝送信号そのものの
平均値、光伝送信号から抽出するクロック成分の大きさ
を検知してもよい。
【0023】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明を適用するな
らば、半導体光増幅器の端子電圧変化と電流値との積と
光出力パワーの関係に電流値依存性が無くなるので、光
出力パワーを正確に検出することができる。その結果、
余分な光検出器、光分岐を用いることなく、安定に光出
力パワーを一定化する制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を説明するためのブロック図
である。
【図2】本発明が解決しようとする課題を説明するため
の図である。
【図3】本発明の一実施例を説明するためのブロック図
である。
【図4】従来の技術を説明するための図である。
【符号の説明】
1 半導体光増幅器 2 コンデンサ 3 低雑音増幅器 4 掛け算器 5 狭帯域バンド・パス・フィルタ 6 整流器 7,10 差動増幅器 8 ディジタル・シグナル・プロセッサ 9 基準電圧 11 比例積分器 12 電流源 13 抵抗 14 コイル 15 グランド 16 入力光 17 出力光

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体光増幅器を流れる電流値を検知
    し、前記半導体光増幅器の端子電圧の特定の周波数成分
    の大きさに比例した量と前記電流値との積の信号を生成
    し、前記半導体光増幅器の光出力パワーと前記積信号と
    の相関関係に関する特性のうちで前記電流値に対する予
    め測定された依存性に注目し、該依存性に基づき前記積
    信号を補償した補償信号を作り、前記補償信号を一定値
    にするように制御を行うことを特徴とする半導体光増幅
    器の光出力パワー一定化方法。
  2. 【請求項2】 光信号を増幅する半導体光増幅器と、前
    記半導体光増幅器を駆動する定電流源と、前記半導体光
    増幅器を流れる電流を検知する第一の検知手段と、前記
    半導体光増幅器の端子電圧信号のうち特定の周波数成分
    の大きさを検知する第二の検知手段と、前記第一及び第
    二の検知手段の出力信号の積信号を作る手段と、前記第
    一の検知手段の出力と前記積信号を入力とし、予め測定
    された種々の前記電流での前記積信号と前記半導体光増
    幅器光出力パワーとの関係に基づき、前記半導体光増幅
    器光出力パワーに対応した信号を出力するプロセッサ
    と、前記プロセッサ出力が基準信号と等しくなるよう
    に、前記定電流源の出力電流の大きさを制御する制御手
    段とからなることを特徴とする半導体光増幅器の光出力
    パワー一定化装置。
  3. 【請求項3】 光信号が伝搬する方法に、それぞれ独立
    に注入電流を制御可能な複数の電流注入領域を持つ半導
    体光増幅器の光出力パワー一定化方法であって、前記半
    導体光増幅器の複数の電流注入領域のうちの第一の電流
    注入領域に一定の電流を注入し、その端子電圧の特定の
    周波数成分の大きさに比列した信号の大きさを検知し、
    その信号が所定の大きさになるように、前記半導体光増
    幅器の複数の電流注入領域のうち前記第一の電流注入領
    域以外の領域への注入電流を制御することを特徴とする
    半導体光増幅器の光出力のパワー一定化方法。
  4. 【請求項4】 光信号が伝搬する方向に、それぞれ独立
    に注入電流を制御可能な複数の電流注入領域をもつ半導
    体光増幅と、前記半導体光増幅器の複数の電流注入領域
    のうち第一の電流注入領域に一定の電流を注入する手段
    と、前記一定電流を注入する電流注入領域の端子電圧か
    ら特定の周波数成分の大きさに比列した信号を取り出す
    手段と、一定化すべき光出力パワー値に対応した基準電
    圧の発生手段と、前記信号の大きさを所定値になるよう
    に、前記半導体光増幅器の複数の電流注入領域のうちの
    前記第一の電流注入領域以外の領域への注入電流を制御
    する制御回路とからなることを特徴とする半導体光増幅
    器の光出力パワー一定化装置。
JP16475692A 1992-03-17 1992-06-23 半導体光増幅器の光出力パワー一定化方法及び装置 Expired - Lifetime JPH0779176B2 (ja)

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